UASB及斜板沉淀池設(shè)計計算

1、標準UASB反響器設(shè)計計算參數(shù)：流量 50nVh , COD 10000mg/L去除率80% 其他為給 出參數(shù)視為滿足UASE反響器進水要求或按設(shè)計標準取值.設(shè)計計算、反響池容積V= QXS.1000 XNv采用容積負荷計算法50 X 24 X 1000031000 X 10=1200m式中：V反響器有效容積,3m;文案Q-UASB反響器設(shè)計流量,m/d ;N容積負荷,kgCOD/(m3 d),取值為 10 kgCODr/(m3 d);Sc UASB反響器進水有機物濃度,mgCQDL.沉淀池有效水深H=8mA VA：_ rH1200=150 m8那么反響器外表負荷為q=Q =A誥=0.33珞(

2、m h)由于是單個池子,采用圓形池子,那么d4nX 150=13.83m13.824n二、配水系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計為圓形布水器,布水裝置進水點距反響器池底200mm每個進水口的布水面積為4m,Q = 50 m3/h(2)設(shè)計計算布水系統(tǒng)設(shè)計計算草圖見下列圖2.3 :孔數(shù)：n=150/4 = 38那么每個孔的出水量為1.316 m3/h,取孔口尺寸為15mm那么孔口 面積為1.767 x 10-4m,孔口流速為2.07m/s.設(shè)3個圓環(huán),3環(huán)各設(shè) 9個,13個,16個孔口內(nèi)圈9個孔口設(shè)計效勞面積：S=9x 4=36吊折合成效勞圓直徑為：用此直徑作一個虛圓,在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實圓環(huán),其上布9

3、個孔口,那么圓的直徑計算如下：n X (6.772-d 22) _ S142d1=4.79m取管內(nèi)流速為0.8m/s,那么管徑為d14 X 9 X 1.3163.14 X 0.8 X 3600 0.724mm取管徑為75mm 中圈13個孔口設(shè)計效勞面積：S2=13X 4=52吊折合成效勞圓直徑為：v+= v?+52)= 10.585mn3.14n X (10.585 2-d 22)_ S242d2=8.89m取管內(nèi)流速為0.8m/s,那么管徑為d22 = ¥ =/ 4 X 13 X 1.3167.14 X 0.8 X 360= 88mm取管徑為100mm那么實際流速為0.605m/s

4、 中圈16個孔口設(shè)計效勞面積：S=16X 4=64吊折合成效勞圓直徑為：D3X 150X 150713.14=13.83mn X (13.83 2-d 32)4S32d3=12.27m取管內(nèi)流速為0.8m/s,那么管徑為d33n Xv4 X 16 X 1.3163.14 X 0.8 X 3600=0.965mm取管徑為100mm三、三相別離器設(shè)計計算1沉淀區(qū)的設(shè)計沉淀器集氣罩斜壁傾角0=45°沉淀區(qū)面積:2A=150m外表水力負荷q二Q/A=50/150=0.33m/(m2.h)<1.0 m 3/(m2.h)符合要求2回流縫設(shè)計取 hi=0.5m h 2=1.5m h 3=2.

5、5m依據(jù)圖中幾何關(guān)系,那么b i=hs/ta n 0式中：bi 下二角集氣罩底水平寬度,0下三角集氣罩斜面的水平夾角 h3下三角集氣罩的垂直高度,mbi=2.5/ta n45=2.5mb2=b 2bi=13.83 2X 2.5=8.83m下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速V1,可用下式計算:4QVi =3.14b224 X503.14 X8.832=0.817m/h符合要求上下三角形集氣罩之間回流縫流速 V2的計算:v 2二Q/Ss上三角形集氣罩回流縫面積m取 CE=1.8mCl上三角形集氣罩回流縫的寬度,CE>0.2mCF上三角形集氣罩底寬,取 CF=10mEH=CEX s

6、in45=1.8 x sin45=1.273mEQ二CF+2EH=10.0+21.273=12.546mS2=3.14(CF+EQ) CE/2=3.14 X (10.0+12.546) X 1.8/2=63.75mV2=50/63.75=0.784m/hV2<vi<2.0m/h ,符合要求3) 確定上下集氣罩相對位置及尺寸BC二CE/cos45=1.8/cos45=2.546mHG=(CF- b2)/2二(10-8.83 ) /2=0.585mEG=EH+HG=1.273+0.585=1.858mAE=EG/si n45=1.858/si n45=2.63mBE=CE X tan

7、45=1.8mAB=AE- BE=0.83mDI=CDX sin45二AB X sin45=0.83 X sin45=0.587mh4二AD+DI二BC+DI=0.83+0.587=1.42mh5=1.5m4) 氣液別離設(shè)計校核由反響區(qū)上升的水流從下三角形集氣罩回流縫過渡到上三角形集氣罩回流縫再進入沉淀區(qū),其水流狀態(tài)比擬復雜.當混合液上升到 A點后將沿著AB方向斜面流動,并設(shè)流速為 Va,同時假定A點的氣 泡以速度Vb垂直上升,所以氣泡的運動軌跡將沿著 Va和Vb合成速度 的方向運動,根據(jù)速度合成的平行四邊形法那么,那么有：Vb _ AD _ BCva AB AB要使氣泡別離后進入沉淀區(qū)的必要

8、條件是：vb ADBCb > (=) va ABAB在消化溫度為25 C,沼氣密度 =1.12g/L ;水的密度3=997.0449kg/m ;水的運動粘滯系數(shù)v=0.0089 xi0-4m/s ;取氣泡直徑d=0.01cm根據(jù)斯托克斯Stokes 公式可得氣體上升速度Vb為3 g(P 1 - P g) d2 vb =1b18 a式中：Vb氣泡上升速度cm/sg重力加速度cm/s23碰撞系數(shù),取0.95卩一廢水的動力粘度系數(shù),g/cm.s由于廢水的動力粘度系數(shù)一般比凈水的大卩=.5 v 3Vb =0.95 X9.8 x 102 X (997.0449 - 1.12) X 10-3 x0.

9、01218 X1.5 X 0.0089 X0.95=0.407cm/s = 14.64m/h水流速度,v a=V2=0.784m/h校核:Vb _Va14.64=18.670.784BCAB =2.5546=3.070.83Vb > BC va AB圖5 三相別離器設(shè)計計算草圖四、出水堰設(shè)計計算1環(huán)形集水槽設(shè)計環(huán)形集水槽流量q環(huán)二 0.0139m 3/s0.4槽寬b= 0.9 x(k xq環(huán))=0.9 x(1.4 x0.0139)°4= 0.186? 取 0.2m其中k為平安系數(shù)采用1.2-1.5 槽中流速v=0.7m/s槽內(nèi)起點水深H5 = 2二00139 = 0.1?5 v

10、b 0.7 X 0.2槽內(nèi)終點水深h6 = P丈+ h52H50.079?9.81 X0.223 ? q 3 i.o X0.01392 ?= pX 0.07930.1+ 0.12=0.27?所以設(shè)計取環(huán)形槽內(nèi)水深為0.25m,集水槽總高度為0.25+0.2 超高,包括自由跌落=0.45m.出水溢流堰的設(shè)計2出水三角堰采用三角堰,開口 90°,取出水堰負荷1.5L/m s,那么所需堰長為l=13.9/1.5=9.27m取堰出水液面寬0.1m,堰高0.1m,堰頂寬0.2m.那么三角堰個數(shù) 為n=9.27/0.仁92.7 個取 93 個.堰長L=93X 0.2=18.6m采用單側(cè)環(huán)形出水堰

11、,環(huán)形堰直徑D=18.6/ n =5.9m堰上水頭2Hf = 0.7Q5 =20.01395:0.7 x()5 = 0.021m93丿五、排泥系統(tǒng)設(shè)計每日產(chǎn)泥量為產(chǎn)泥率 f=0.15kg/kgBOD那么UASB總產(chǎn)泥量x=fQ ( So-Se)=0.15 x 1200X 0.8 x 10=1440(Kg 干泥/d)污泥含水率99%由于含水率大于95故污泥密度p=100( kg/m3)污泥體積：Qs=1.44/(1-0.99)=144(m 3/d)排泥管計算：采用等距布孔,兩根長度L=10m的穿孔管. 首端末端的集泥比ms取為0.5 ,由ms查得孔口總面積與穿孔管總面積比K為0.72 由孔口直徑

12、d=25(mm>孔 口面積 f=d2 0.00049(m2),4?。嚎拙郮=0.4(m) 孔眼數(shù)目：m=L/X=20/0.4=50(個)- , 2 孔眼總面積：刀 f=50 x 0.00049=0.0245(m ) 穿孔管斷面積：a二刀f/Kw=0.0245/0.72=0.03403(m 2) 穿孔管直徑：D,=0.208(m)取D=200 ( mr)n六、產(chǎn)氣量計算每日產(chǎn)氣量G_Q ( So-S e)Xa1000式中：G沼氣流量；Q廢水流量；a沼氣產(chǎn)率,取a =0.5NnVkgCODr ；S進水有機物濃度,mgCOD/L;S出水有機物濃度,mgCOD/LG=10000X 0.8 X 0

13、.5 X 1200X 10-3 =4800 m3/d=200(mi/h )儲氣柜容積一般根據(jù)日產(chǎn)氣量的 25%- 40%設(shè)計,本設(shè)計取30% 那么儲氣柜體積為200X 30%=60m儲氣柜的壓力為2.5KPa.水封罐的設(shè)計水封罐一般設(shè)置在消化反響器和儲氣柜之間起到調(diào)整和穩(wěn)定壓 力兼作隔絕和排除冷凝水之用.UASB大集氣罩中出口氣體壓力為：p1=1 (mHO)小集氣罩出口壓力為：p2=0.5(mH2O)兩者壓差：p1-p 2=0.5 (mH 2O)故:水封罐該兩出氣管的水封高度為 0.5(mH2O),為了平安起見取 最大水封1.0(mH2O),取水封罐高度為2m.水封罐直徑1800m設(shè)進氣 管D

14、N10C兩根,出氣管DN150mr一根進水管DN50mr一根放空管DN50 一根,并設(shè)液位計.七、加熱系統(tǒng)設(shè)進水溫度為15C,反響器的設(shè)計溫度為25C.那么所需要的熱量：QH= d fXy fX ( t r t) x q n式中：Q加熱廢水需要的熱量,KJ/h ;dF廢水的相對密度,按1計算；丫 f廢水的比熱容,kJ/(kg.K)；qv廢水的流量,m3/htr 反響器內(nèi)的溫度,Ct 廢水加熱前的溫度,Cn熱效率,可取為0.85所以 Qh=1X 4.2 x( 25 15)x 50/0.85=2470.6(KJ/h )每天沼氣的產(chǎn)量為4800也 其主要成分是甲烷,沼氣的平均熱值 為 22.7 KJ

15、/L.每小時的甲烷總熱量為：200 x 22.7 x 103=4.54 x 106 ( KJ/h ), 因此足夠加熱廢水所需要的熱量.八、UASB附屬裝置設(shè)計 取樣管：為掌握UASB運行情況,在每個UASBt設(shè)置取樣管, 在距反響器底1.1m 1.2m位置污泥床內(nèi)分別設(shè)置取樣管四根,各管 間距0.8m.取樣管選用DN50鋼管設(shè)置距地1m處,配球閥取樣.UASB的排空：由UASB池底臨時接排泥泵排空.檢修： 人孔：為了便于維修各UASBz應器在距地平0.8m,設(shè)人孔兩 個并配密封圈. 采光：為了保證間歇采光,除采用臨時燈光外,還可不設(shè)頂蓋 給排水：在UASB反響器布置區(qū)設(shè)置一根供水管供水沖洗及排

16、 空時使用.斜板沉淀池設(shè)計計算采用異向流斜板沉淀池1. 設(shè)計所采用的數(shù)據(jù) 斜板沉淀池外表負荷較取q=3.0m/ (vm h) 斜板有效系數(shù)n取0.8,n =0.60.8 斜板水平傾角 0 =60°,斜板朝向進水端 斜板斜長L=1.0m 斜板板距P=100mm P 一般取50150mm 顆粒沉降速度卩=0.4mm/s=0.0004m/s2. 沉淀池面積Q 100A = q = 3 X0.91 36.63m2式中Q 進水流量,m/hq外表負荷,m/ (m h)0.91斜板面積利用系數(shù)設(shè)計取沉淀池的邊長為6.0m 斜板數(shù)量斜板安裝角度為0 =60°,那么池子與斜板的間距0.5m6

17、 - 0.50.1 =55沉淀時間h2+h3 X601 + 0.866t =23= 37.32mi nq3h2斜板以上局部水深,取imh3斜板高度,0.866m污泥斗計算設(shè)計4個污泥斗,污泥斗傾斜角度為60°,污泥斗下底面長a=1m上底面長b=3mba31hs =2 - 2tan 60 =-2x tan 60 = 1.73m7. 沉淀池總高度H = h +h 2 + h3 + hq + hs=0.3 + 1.0+ 0.866 + 1.0+ 1.73 = 4.9m式中：h1保護高度m, 般采用0.30.5m,本設(shè)計取0.3m;h2清水區(qū)高度m, 般采用0.51.0m,本設(shè)計取1.0m;

18、h3斜管區(qū)高度m;h4配水區(qū)高度m, 般取0.51.0m,本設(shè)計取1.0m;h5排泥槽高度m.8. 進出水系統(tǒng) 8.1沉淀池進水設(shè)計沉淀池進水采用穿孔花墻,孔口總面積:Q 0.0282A = 0.28m2v 0.1式中：v 孔口速度(m/s), 般取值不大于0.050.15m/s. 本設(shè)計取0.1m/s.每個孔口的尺寸定為10cmx 8cm那么孔口數(shù)N = = 鑒 =3515 X8 0.008個.進水孔位置應在斜管以下、沉泥區(qū)以上部位.8.2沉淀池出水設(shè)計采用三角堰,開口 90°,取出水堰負荷1.5(L/m s),那么所需 堰長為l=27.8/1.5=18.53m取堰出水液面寬0.1m,堰高0.1m,堰頂寬0.2m.那么三角堰個數(shù) 為n=18.53/0.1=185.3 個 186堰總長L=186X 0.2=37.2m采用4組8條雙側(cè)出水堰,那么單堰長L 單=2X8 =2.33m堰上水頭220 028 cHf = 0.7Q5 = 0.7 X ( )5 = 0.021mf ' 186 丿集水槽中央距為1.0m.每條集水量為:q=Q=° = 0.007n3/sn4考慮池子的超載系數(shù)為20%故槽中流量為:q,=1.2 x 0.007=0.0084 m 3/s槽寬：b =0.9 q 0.4=0.9 x 0.0084